Что такое фазное и линейное напряжение и чем они отличаются
Содержание
В современной энергетике наибольшее распространение получили трехфазные сети. Они представляют собой совокупность трех синусоидальных ЭДС одинаковой амплитуды и частоты, но с фазами, сдвинутыми на угол 2/3π. По сравнению с однофазными трехфазные системы являются более экономичными, особенно при передаче электроэнергии на большие расстояния. Благодаря трехфазным цепям на одной установке можно получать одновременно два эксплуатационных напряжения — фазное и линейное.
Что называют фазным и линейным напряжением
Чтобы понять, что такое фазное и линейное электрическое напряжение, следует запомнить, что в трехфазной системе присутствуют три фазы и нейтраль. Их обозначают буквами А, В, С и N. Напряжение между любыми двумя из них, например, между А и В или В и С, называется линейным. Обычно оно обозначается UЛ, а измеряется в вольтах.
Следовательно, линейное напряжение — это напряжение между двумя проводами или одинаковыми выводами разных фаз. Поэтому оно имеет еще одно название — межфазное напряжение. Фазное напряжение обозначается UФ и присутствует между нейтралью и какой-либо фазой. Оно также измеряется в вольтах.
Для определения напряжения на каждой фазе пользуются формулами:
Формулы для линейного напряжения выглядят так:
Как видим и фазные, и линейные (межфазные) напряжения меняются со временем по закону синусоиды. Но амплитуда фазных напряжений меньше, чем линейных. Отличие между амплитудами выражается коэффициентом , что составляет примерно 1.73. Поэтому связь между линейными и фазными напряжениями отображает формула:
Появление корня из трех можно объяснить с помощью векторной диаграммы.
Как видно из диаграммы, угол между векторами фазных напряжений составляет 120 градусов. Чтобы найти значение линейного напряжения, следует воспользоваться методом параллелограмма. Сделав соответствующие построения, увидим, что UЛ = Ua + (-Ub). На основании этого можно записать уравнение, из которого находится значение UЛ:
Стандартные значения напряжений
Фазное напряжение используется для освещения и питания электроприборов. По стандарту его значение должно быть 220–230 вольт. Но обычно ФН отличается от стандартного на 3–7%, что зависит от загруженности сети.
Напряжение ниже 200 В считается пониженным, а выше 242 В — повышенным. Потребитель вправе требовать от электроснабжающей организации держать его уровень всегда в пределах нормы. Для выравнивания данного параметра можно пользоваться линейным стабилизатором напряжения.
Значение линейного напряжения можно найти с помощью представленной выше формулы. Зная стандартные показатели фазного напряжения, несложно подсчитать, что для линейного они составят 380–400 В.
На практике напряжение измеряют специальными клещами или мультиметром. Чтобы определить величину ФН, щупами прибора дотрагиваются до фазного и нулевого провода или нулевой шины. Если же нужно узнать значение ЛН, используют два линейных провода.
Напряжения при разных схемах подключения
Схемы электрической сети разрабатываются в соответствии с электротехническими законами и с учетом экономичности. В низковольтных сетях (ниже 1000 В) используют четырехпроводную трехфазную систему: три линейных и нулевой провод. В схемах воздушных линий обязательно предусмотрен повтор заземляющего проводника на опорах для исключения перенапряжения при обрыве нулевого провода.
Для подключения потребителей тока применяют две основные схемы, названные «звездой» и «треугольником». При использовании первой концы обмоток соединяются в общую точку (нейтраль). К началам обмоток присоединяются линейные провода, а к нейтрали — нулевой провод.
В «треугольнике» конец обмотки соединяется с началом следующей обмотки. Особенность данной схемы заключается в отсутствии нулевого провода. Для подключения к ней может использоваться оборудование, нагрузки которого также соединены «треугольником». Схемы «звезда» и «треугольник» отличаются тем, что в первой действуют фазные и линейные напряжения, а во второй только линейные.
Существует отличие между линейными и фазными напряжениями при соединении «звездой». То есть, ЛН больше ФН в 1.7 раза, а значение линейного тока совпадает со значением фазного. При соединении «треугольником», наоборот, значение линейного напряжения совпадает со значением фазного, а линейный ток больше фазного в 1.7 раза.
Схема «треугольник» в основном используется в промышленности, например, для подключения асинхронных двигателей. В бытовых нуждах, как правило, применяется схема «звезда».
Загрузка...
